问题

地球上现有的锂矿镍矿是否能支持电动车完全替代燃油车?

回答
地球上的锂矿和镍矿,能否支撑起一个由电动汽车(EVs)主导的交通未来?这个问题,是当下决定电动汽车能否真正“完全替代”燃油车的关键,也是一个充满复杂性和不确定性的挑战。想要详细地探讨这个问题,我们需要深入剖析几个核心层面:资源的储量、开采能力、分布情况、技术进步、回收利用,以及其他潜在的替代方案。

一、 锂:电动汽车的“血液”

锂电池,特别是三元锂电池(镍钴锰),是目前电动汽车主流的动力来源。锂在其中扮演着核心角色,它的储量和开采效率直接关系到电动汽车的生产规模。

锂的储量: 目前的科学评估显示,地球上的锂储量是相当可观的。根据美国地质调查局(USGS)的数据,全球已探明的锂资源量大约在9800万吨左右。其中,玻利维亚拥有世界上最大的锂盐湖资源(占全球约25%),其次是阿根廷、智利、中国、美国等。
开采的挑战与效率:
盐湖提锂: 玻利维亚、智利等地的盐湖提锂是主要的提取方式。这个过程相对成本较低,但效率不高,需要较长的蒸发时间,且对水资源消耗较大,也可能对当地生态环境造成影响。
硬岩提锂: 在澳大利亚、中国等地,锂矿石(如锂辉石)的开采是另一种重要方式。这种方式技术成熟,但采矿成本较高,且需要精炼过程。
开采能力与技术: 尽管储量丰富,但目前的开采能力能否迅速扩张以满足爆炸式增长的电动汽车需求,是一个巨大的问号。新矿山的开发需要巨额投资、漫长的审批流程和先进的采矿及提纯技术。地缘政治因素也会影响关键矿产的供应稳定。
未来需求预测: 如果全球所有燃油车都替换成电动汽车,那么对锂的需求将是天文数字。即使是保守估计,到2030年左右,全球电动汽车的市场份额将大幅提升,随之而来的是对锂的“饥渴”。初步的预测认为,如果按照当前的技术和发展速度,现有已探明的锂资源,在理论上是足够支撑起一个以电动汽车为主的交通体系的,但前提是能够有效、大规模地提取和利用。

二、 镍:提升电池能量密度和续航的关键

镍是三元锂电池中提高能量密度和续航里程的重要元素。镍的含量越高,电池的能量密度通常也越高。

镍的储量: 镍的储量比锂更加丰富,全球已探明镍矿资源量估计在1.1亿吨左右。印尼、澳大利亚、俄罗斯、加拿大、古巴等地是主要的镍矿产区。
开采的挑战与效率:
高品位矿与低品位矿: 镍矿资源分布广泛,但高品位、易开采的矿藏相对有限。许多新开发的镍矿(尤其是印尼的红土镍矿)需要复杂的湿法冶金技术来提取镍,这个过程成本较高,且可能产生大量废水。
技术瓶颈: 提取和精炼高纯度镍的过程对技术要求很高,尤其是在处理低品位或复杂矿石时。如何降低成本、提高效率并减少环境影响,是镍矿开采面临的挑战。
需求压力: 随着电动汽车对长续航里程的需求增加,高镍电池(如NCM811)的普及将进一步推高对镍的需求。如果未来电池技术向更高镍含量发展,镍的供需平衡将面临更大的压力。
镍的替代方案: 幸运的是,镍并非不可替代。磷酸铁锂(LFP)电池,虽然能量密度相对较低,但成本更低、安全性更高,并且不含钴和镍,其市场份额正在快速增长。如果LFP电池技术得到进一步突破,或者出现其他新型电池技术(如固态电池、钠离子电池等),对镍的依赖度可能会降低。

三、 综合考量:不止是矿产本身

要判断锂镍矿能否支撑电动汽车的全面替代,我们还需要考虑以下几个至关重要的因素:

1. 开采技术的进步与投入:
新的提取技术: 科学家们正在不断研究新的锂和镍提取技术,例如直接从盐水中提取锂、从废水中回收镍等,这些技术的突破可能大幅提高资源利用率并降低成本。
投资力度: 全球主要经济体都在加大对矿产勘探和开采的投资,尤其是在电动汽车供应链的关键环节。但新矿山从发现到投产,往往需要数年甚至十多年的时间。
2. 回收利用的重要性:
电池回收: 这是解决资源瓶颈最关键的环节之一。随着第一批电动汽车电池进入报废周期,大规模、高效、经济的电池回收体系将成为关键。目前,许多国家和企业都在积极布局电池回收技术和产业。如果能够建立起完善的回收体系,将极大地缓解对原生锂镍矿的需求压力,形成“闭环经济”。
回收技术: 从废旧电池中提取锂、镍、钴等金属的技术正在快速发展,包括湿法冶金和火法冶金。目标是实现高回收率和低成本,并且减少回收过程中的环境污染。
3. 地缘政治与供应链安全:
资源集中: 锂和镍的资源分布并不均衡,部分国家拥有重要的矿产资源。这可能导致供应链的脆弱性和地缘政治风险。例如,全球超过一半的锂资源集中在所谓的“锂三角”(玻利维亚、智利、阿根廷),而高纯度镍矿资源则集中在少数几个国家。
供应链的多元化: 为了确保供应链的安全和稳定,各国都在努力推动供应链的多元化,包括投资海外矿产、发展本土资源、以及支持替代材料的研发。
4. 电动汽车市场的实际增长速度:
技术普及: 电动汽车的普及速度受到成本、充电基础设施、续航里程、消费者接受度等多种因素的影响。即使锂镍矿资源理论上足够,但如果电动汽车的市场渗透速度远超预期,仍然可能出现供应短缺。
政策驱动: 各国政府的环保政策、购车补贴、禁售燃油车时间表等,将直接影响电动汽车的市场需求和资源消耗速度。
5. 其他电池技术的潜在影响:
钠离子电池: 钠资源比锂更丰富,价格更低,且更易获得。如果钠离子电池技术成熟并能与锂电池形成有效互补,甚至在某些领域取代锂电池,将大大缓解对锂资源的需求。
固态电池: 固态电池有望提供更高的能量密度、更快的充电速度和更高的安全性,一些固态电池技术可能减少对钴和镍的依赖,甚至采用全新的材料体系。
氢燃料电池: 虽然不是锂电池的直接替代,但在重型卡车、长途运输等领域,氢燃料电池可能成为电动汽车的补充或替代方案。

结论:

从目前掌握的信息来看,地球上现有的锂和镍矿产资源,在理论上是足够支撑起一个以电动汽车为主导的交通体系的,但其实现过程将面临巨大的挑战,并且需要满足一系列前提条件。

乐观的方面:
锂和镍的全球总储量是可观的。
电池回收技术的进步和规模化应用,将极大地缓解对原生矿产的依赖。
新的开采和提纯技术的不断涌现,有助于提高资源的可获得性和经济性。
低镍或无镍电池(如LFP)的推广,可以分散对镍的需求压力。
严峻的挑战:
大规模、高效率的开采和提炼能力: 这需要巨额的投资、技术突破和时间积累。
供应链的稳定性和地缘政治风险: 关键矿产的分布不均可能引发供应中断。
环境保护和可持续发展: 矿产开采和冶炼过程对环境的影响不容忽视,需要采取负责任的态度。
电池回收体系的建设: 缺乏成熟、高效的回收体系将是巨大的瓶颈。
其他电池技术或能源解决方案的竞争与互补: 技术的快速迭代可能改变资源的需求格局。

因此,可以说,锂镍矿的“量”可能够,但“质”、“效率”、“时效性”和“可持续性”是能否支撑全面替代的关键。这不仅仅是一个资源储量的问题,更是一个技术、经济、政策、环保和供应链管理的系统性工程。如果各项挑战都能有效应对,尤其是电池回收技术能够实现突破和大规模推广,那么电动汽车完全替代燃油车的前景是光明的,但这个过程将是漫长而充满挑战的。

网友意见

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单说储量,电动车那点用量真的是毛毛雨。目前典型的电动车一辆消耗锂金属在10kg以内(实际平均应该在5以内),100亿辆汽车(实际20亿都不容易)才消耗1亿吨,这远高于远期可预见汽车保有量的消耗依然低于锂储量。镍个人不是特别了解,但锂电池有无镍技术如磷酸铁锂,而磷酸铁锂四个字里,磷、氧、铁对于电池那点消耗来说几乎都可以直接认为是无限资源。

关键问题是全球化第一公理:凡是中国需求的,都是高端的、稀缺的、要枯竭的、要造成严重负外部性的,应该涨价;凡是中国供给的,都是低端的、过剩的、取之不尽用之不竭的、要承担全球社会责任的,应该降价。

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支持

1.镍这个金属一点都不缺,就好比就算铁矿石暴涨,也没人担心地球上铁矿石被挖完一样。

2.每年镍的最大用途是做不锈钢,而新能源车三元电池中所用的镍,占总使用量的比例很低。

3.磷酸铁锂电池不用镍。

4.还是锂矿更值得关注。

………………………………

前几天就是随手一答,今天补点定量数据。

2021年全年中国新能源汽车动力电池装车量180Gwh,其中三元80Gwh,磷酸铁锂100Gwh。

而磷酸铁锂不用镍,三元电池才用镍。

我们假设三元电池全部都是用镍量最高的811电池,那么每Gwh811三元电池用镍量为1300吨,所以2021年全中国新能源汽车动力电池用镍量上限大致为80×0.13=10.4万吨。

对应的,中国每年用镍量大概200万吨,全球每年用镍量大概为300-400万吨,其中70%用于制造不锈钢。

你们可以看下新能源汽车用镍量在总使用量中的比例。

当然,你可以把新能源汽车电池用量放大10倍,那么这个镍的增量就比较可观了,但还是远远达不到当前全球不锈钢的用镍量。

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这个问题好像还没回答清楚,第一要看矿物的总储量!

美国地质调查局(USGS)数据,2020年全球镍储量为9,400 万吨,同比保持不变,其中红土镍矿占60%,硫化镍矿占40%。其中印尼镍矿储量不变,仍为2,100万吨,依旧是镍资源最丰富的国家,其次是澳大利亚、巴西、俄罗斯、新喀、古巴、菲律宾等国。中国是贫镍国,储量约280万吨,主要集中在金川镍矿,全球占比约为3%。

根据中国锂电产业大会,截止2021年全球锂矿储量如下:

锂矿的周期如下

可能很多人不擅长看图表,或者懒得看。

那简单总结下,镍的总储量是9400万吨,锂的总储量是,8600万吨。

然后镍现在的大宗利用是不锈钢,年产量几百万吨,锂现在是因为电池产业才开始大规模工业化,所以碳酸锂价格在过去一两年从5万涨到50万一吨,主要原因不是矿不够,是产量上不来。

以上说的都是探明储量,资源储量,镍是2.7亿吨,锂资源潜力肯定破亿吨。

======下面是重点====

磷酸铁锂可以不用镍,类似比亚迪刀片电池,也可以让汉这么大的车续航600公里到700公里(NEDC续航)。

一辆典型的轿车,类似MODEL3。大概需要30公斤碳酸锂,或者6公斤锂金属。

100亿辆车,需要600亿千克,6000万吨金属锂。全球在本世纪末,预期人口100亿?就算全达到发达国家水平,即千人600辆车,也就60亿辆车,需要3600万吨锂而已。这已经是最乐观的预期了,必定考虑下孟加拉国,非洲等等的情况。这个指标很高了。

磷酸锂铁。另外三种元素,铁是几千亿吨的储量,磷是化肥元素,几百亿吨矿保有量。其实解释这一条完全多余,造电池还不至于给铁有啥资源压力。至于氧? 哈哈哈。

就算考虑里面三分之一是高镍电池,一辆高镍电池车,类似MODEL3,大概要用镍50Kg, 也能在资源毫无压力的情况顶到2050年以后。前面也说了,镍还有几亿吨的资源潜力。

================

有压力的是元素钴,陆地的钴就700万吨,一辆现在的三元电池,钴用量大概是3到10KG,根据电池类型有所不同,这里主要是针对三元电池,

技术上有无钴路线,

资源上,如果钴有强大需求的话,

大洋深处,有几百亿吨的富钴结壳。

普通人可能听说过锰结核,钴结壳大概类似的概念,深海的矿富含锰,比如海拔4000到6000米的大洋盆地。但是大洋的海脊,这种海底土豆富含钴!

而且矿物富集程度是陆地钴矿的5到10倍。

如果将来需要,就去大洋的海山上捞土豆就行了。这种矿,一次,铁,锰,镍 ,钴,铜,基本全齐活了。

所以短期内,有波动,远期看所有的资源都不用担心。

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